¿En qué se diferencia el CNC de la impresión 3D en términos de precisión?
Todos los ingenieros que trabajan con piezas de precisión se han planteado alguna vez una pregunta similar. ¿Qué es más preciso, el mecanizado CNC o la impresión 3D? La respuesta parece sencilla. Los centros de mecanizado alcanzarían una precisión de 0,025 mm frente a la precisión de 0,1 mm de la impresión 3D. Pero en la práctica, los centros de mecanizado alcanzarían una precisión de 0,025 mm en comparación con la precisión de 0,1 mm de la impresión 3D. Pero, ¿realmente suponen 0,1 mm una diferencia en el aspecto, el ajuste o el funcionamiento de una pieza?
Además, ¿tiene sentido limitar el Mecanizado CNC y Impresión 3D ¿a la simple precisión?
El objetivo de esta tarea es proporcionar una respuesta más segura en lo que respecta a la selección de tecnología para un proyecto concreto. En esta tarea se analizan tanto el CNC como la impresión 3D. La tarea no solo requiere exactitud, sino también precisión, coherencia y las ventajas y desventajas de cada tecnología en particular.
CNC frente a impresión 3D: Comparación de cifras
Hay algunos procesos básicos que deben entenderse para captar la esencia de la precisión.
Los procesos de mecanizado CNC son sustractivos, ya que utilizan diversas herramientas de corte para eliminar material, mientras que los procesos de impresión 3D son aditivos, ya que construyen una pieza capa a capa.
Ambos métodos definen tolerancias significativamente diferentes que pueden alcanzarse.
| Tecnología | Precisión típica | Rango de tolerancia común | Rugosidad superficial (Ra) |
| Mecanizado CNC | ±0,025 mm (estándar) a ±0,005 mm (gama alta) | ±0,01-0,05 mm | 0,8-3,2 μm |
| Impresión 3D (FDM) | ±0,2 mm o ±0,002 mm/mm | ±0,1-0,3 mm | 6,3-25 μm |
| Impresión 3D (SLA/SLS) | ±0,1 mm o ±0,0015 mm/mm | ±0,05-0,15 mm | 1,5-10 μm |
El mecanizado CNC ofrece una precisión entre 4 y 10 veces mayor y unos acabados superficiales mucho más suaves, mientras que la impresión 3D ofrece una libertad de diseño inigualable y una iteración más rápida.
¿En qué se diferencia el CNC de la impresión 3D en términos de precisión?
| Aspecto | Mecanizado CNC | Impresión 3D |
| Principio | El CNC (control numérico por ordenador) extrae material de un bloque sólido utilizando herramientas de corte controladas con precisión. Su rigidez mecánica y control de movimiento proporcionan una precisión dimensional excepcional. | Proceso aditivo que construye piezas capa a capa. La precisión depende de la altura de la capa, la orientación de la impresión, la estabilidad térmica y la calibración. |
| Materiales | Metales (aluminio, acero, titanio) y plásticos técnicos (POM, PEEK, nailon). Las propiedades mecánicas son estables e isótropas. | Plásticos, resinas, nilones y polvos metálicos. La resistencia mecánica varía con la orientación: las piezas suelen ser anisótropas. |
| Complejidad geométrica | Limitado por el acceso a la herramienta; los rebajes o los canales internos pueden requerir configuraciones o montajes multieje. | Excepcional. Permite canales internos, estructuras reticulares y geometrías orgánicas imposibles para CNC. |
| Coste | Más elevado por pieza debido al tiempo de preparación, utillaje y mecanizado, pero más económico para lotes medianos o grandes. | A menudo es necesario eliminar soportes, lijar, curar, pulir o revestir para obtener una calidad funcional o estética. |
| Tratamiento posterior | A menudo mínimos. Las superficies pueden pulirse, anodizarse o chaparse para protegerlas y mejorar su estética. | Eliminación de soportes, lijado, curado, pulido o revestimiento a menudo necesarios para la calidad funcional o estética. |
| Tolerancias | Normalmente ±0,01-0,05 mm; las máquinas de precisión pueden alcanzar ±0,005 mm. | FDM: ±0,1-0,3 mm; SLA/SLS: ±0,05-0,15 mm. |
| Acabado superficial | Ra 0,8-3,2 μm - suficientemente liso para el montaje directo. | Moderado (SLA/SLS) a rugoso (FDM); las líneas de capa visibles son típicas. |
| Isotropía | Excelente; las propiedades mecánicas son constantes en todas las direcciones. | Limitada; la dirección vertical (Z) suele ser más débil debido a la unión de capas. |
| Repetibilidad | Extremadamente alta. Incluso en 100 piezas, la variación se mantiene dentro de ±0,01 mm. | Moderada; variaciones de lote de ±0,05-0,1 mm en función de la temperatura, la calibración y el lote de material. |
±0,025 mm frente a ±0,1 mm： ¿Qué significan realmente estas cifras de precisión en la vida real?
Es fácil leer ±0,025 mm frente a ±0,1 mm, pero es difícil captar el impacto.
He aquí lo que significan esas cifras en la práctica:
| Aplicación | Precisión Sensibilidad | Impacto en el mundo real |
| Carcasas de engranajes, ajustes de rodamientos | Muy alta | ±0,1 mm puede causar interferencias o desalineación |
| Cajas de plástico | Medio | La variación de ±0,1 mm es aceptable visualmente |
| Validación de prototipos | Bajo | ±0,2 mm aún adecuado para comprobaciones de diseño |
| Modelos de exposición o demostración | Muy bajo | Las diferencias de tolerancia son insignificantes |
- ±0,025 mm ≈ , un tercio del grosor de un cabello humano.
- ±0,1 mm ≈ es la separación entre paneles de smartphone.
- El mecanizado CNC proporciona un ajuste de nivel mecánico,
- mientras que la impresión 3D proporciona precisión a nivel visual.
¿Es la precisión el único factor importante?
No. En la fabricación real, la precisión es sólo una parte del pastel.
Las características del material, el precio, la movilidad del diseño y el plazo de entrega aportan tanto o más valor.
| Factor | Mecanizado CNC | Impresión 3D |
| Resistencia del material | Alta, isotrópica | Varía, a menudo anisótropo |
| Libertad de diseño | Limitado por la geometría de la herramienta | Extremadamente alto, admite formas complejas |
| Coste por pieza | Mayor instalación, menor a escala | Menor preparación, mayor por unidad para lotes |
| Plazos de entrega | Más largo (configuración/programación) | Más corto (directo de CAD) |
| Repetibilidad | Excelente | Moderado |
| Lo mejor para | Piezas funcionales o portantes | Prototipado rápido, geometría compleja |
- CNC = precisión + estabilidad,
- Impresión 3D = flexibilidad + rapidez.
¿Cómo se consigue la precisión y en qué medida es coherente?
| Tecnología | Cómo se consigue la precisión | Nivel de coherencia |
| CNC | Mediante bastidores de máquina rígidos, herramientas de precisión, compensación térmica y control de retroalimentación. | Muy alta - variación dentro de ±0,01 mm incluso en 100 piezas. |
| Impresión 3D | Mediante el grosor de la capa, la orientación de la impresión y el control de la temperatura. | Moderada - variación dentro de ±0,05-0,1 mm dependiendo de las condiciones. |
- La precisión de corte de una máquina CNC es siempre mecánica y determinista; siempre hay una medición y una compensación para cada corte.
- La precisión de una impresora 3D es térmica y probabilística. Depende de la contracción, la orientación de la impresora y el entorno.
¿Qué compensaciones son necesarias para alcanzar una alta precisión?
Alcanzar una gran precisión siempre cuesta algo: tiempo, dinero o flexibilidad del proceso.
| Factor de compensación | Mecanizado CNC | Impresión 3D |
| Tiempo de mecanizado/construcción | Largo (trayectorias complejas) | Corto (capas automatizadas) |
| Eficiencia material | Baja (residuos sustractivos) | Alta (eficacia aditiva) |
| Coste de instalación | Alta (utillaje, herramientas) | Bajo |
| Tratamiento posterior | Opcional (pulido, chapado) | A menudo obligatorio (lijado, curado) |
| Competencia laboral | Se requiere un operario cualificado | Mayoritariamente automatizado |
| Coherencia | Excelente | Moderado |
“El CNC le proporciona dominio de la precisión a través del control y el tiempo; la impresión 3D le ofrece velocidad, sencillez y libertad”.”
CNC frente a impresión 3D： ¿Qué tecnología debe elegir para su proyecto?
| Requisitos del proyecto | Proceso recomendado | Razón |
| Conjuntos de alta precisión (ejes, moldes) | CNC | Tolerancia de ±0,01 mm, perfecta para ajustes funcionales |
| Creación rápida de prototipos y validación de diseños | Impresión 3D | Entrega rápida, bajo coste |
| Estructuras complejas o ligeras | Impresión 3D (SLS/SLM) | Permite geometrías de topología optimizada |
| Producción de lotes pequeños | CNC | Resultados fiables y coherentes |
| Modelos estéticos o maquetas visuales | Impresión 3D SLA | Superficie lisa y detalles finos |
Conclusión
CNC frente a impresión 3D： ¿Quién gana en precisión?
| Aspecto comparativo | Ganador | Explicación |
| Precisión dimensional | CNC | ±0,005-0,025 mm alcanzables |
| Acabado superficial | CNC | Superficies lisas y listas para el montaje |
| Libertad geométrica | Impresión 3D | Canales internos, estructuras reticulares |
| Velocidad de producción | Impresión 3D | Rápido, sin necesidad de herramientas |
| Repetibilidad | CNC | Coherencia entre lotes |
| Flexibilidad de costes | Impresión 3D | Ideal para tiradas de bajo volumen |
- El acabado superficial, la repetición y la precisión del mecanizado CNC no tienen rival.
- En términos de velocidad, libertad de diseño y rentabilidad, el mecanizado CNC se ve superado por la impresión 3D.
- Elija CNC cuando las tolerancias definan el rendimiento.
- La impresión 3D, a la hora de definir el éxito, se centra en gran medida en la innovación.
- La mejor opción suele ser combinar ambas, es decir, la flexibilidad de la impresión 3D y la precisión del mecanizado CNC.
